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6M50氮氢压缩机连杆大头瓦改进应用小结

 

 

6M50氮氢压缩机连杆大头瓦改进应用小结

                                          邵小光  

江苏华昌化工股份有限公司                    浙江瑞德压缩机有限公司

摘 要  通过对6M50氮氢压缩机连杆大头瓦运行中容易发生烧瓦的状况不断进行改进,使其达到良好的使用效果,降低了维修费用,达到压缩机稳定运行的目的。

关键词  氮氢压缩机  大头瓦  铝镁合金

前言

江苏华昌化工股份有限公司于2006年底全部完成整体搬迁,其合成氨装置分别于20056月底及200611月底投产,核心运转设备有96M50氮氢压缩机,单机年产合成氨4万吨。

存在问题

其中沈阳产6M50氮氢压缩机运行约不到二年时间时,出现其连杆大头瓦经常烧瓦的情况,在对其零部件的拆检过程中发现:其他未发生烧瓦的连杆大头瓦内表面浇注的巴氏合金也已经发生局部脱落,发生烧瓦的大头瓦内表面巴氏合金消失殆尽,瓦的钢背与曲轴颈表面直接摩擦,曲轴轴颈表面局部发蓝,表明产生过局部高温,曲轴颈表面再受到润滑油的冷却作用,其相当于“淬火”过程,使曲轴颈表面极易产生裂纹而导致曲轴报废,并直接影响到压缩机的安全运行。

原因分析

6M50氮氢压缩机的大头瓦为巴氏合金瓦,即在钢背的内表面浇注厚度约:0.5mm的巴氏合金减磨层,正常运行过程中,巴氏合金与曲轴颈在润滑油油膜的作用下呈液体接触的运行状态,但一旦条件发生改变,润滑油油膜难于形成或遭到破坏,就极易发生烧瓦的情况。经分析,可能存在以下的原因:

1、该6M50氮氢压缩机连杆大头瓦的润滑油路:油箱油泵精油过滤器油冷却器中体滑道    十字头十字头销连杆小头瓦连杆大头瓦曲轴箱油箱。连杆大头瓦处于润滑油路的末端,润滑油经过多个润滑部位压力和流量的泄放,最终到达连杆大头瓦表面的润滑油量就非常有限,一旦循环油压偏低,就可能不能有效形成油膜,造成大头瓦与轴颈表面的直接摩擦,再者,润滑油量不足,也就不能充分带走摩擦产生的热量,故极易发生烧瓦情况。

2、6M50氮氢压缩机连杆采用连杆大端定位的方式,即:连杆大头瓦两侧与曲轴颈之间没有太大的间隙,而连杆小头瓦两端在十字头内部则有较大的侧向间距。当存在加工误差过大时,十字头销上的导油孔与小头瓦上的导油槽就会存在一定的偏差,其两者之间的重叠面积会减小而减弱了其导油能力。

    3、其他原因:连杆大头瓦的制造质量方面:巴氏合金浇注质量存在问题,容易脱落。润滑油质:润滑油使用一段时间后,粘度上升,粘温性变差,润滑油膜形成能力差,也容易造成烧瓦。

采取改进措施

鉴于上述存在问题,采取了相应的改进措施:

1、对于因润滑油路造成的润滑油量偏少的问题:尽量增大润滑系统的处理能力,加大了润滑油泵的输油量、输送油压,并增大了润滑系统精油过滤器的过滤面积,配套增加了冷却系统,尽量提高进入压缩机的循环油压及油量,以弥补因润滑部位过多所造成的润滑油泄放损失,充分保证进入到各润滑部位的油量。

2、对于十字头销上的油孔与小头瓦上的导油槽存在安装偏差的问题:对十字头销上导油孔沿着其轴线方向用电动手工磨具扩长成卵圆形,增加其两者之间的接触重叠面积,增加导油能力。

3、对于连杆大头瓦的制造质量,与其生产厂家联系,要求确保供货质量,改进浇注工艺,提高巴氏合金与钢背的结合力。

4、对于润滑油质量问题:联系压缩机生产厂家,将原设计的润滑油品种更改为:压缩机油L-DAB150,提高油膜的承载能力。同时,加强真空过滤,定期分析油质,酌情更换,确保润滑油质量达到规定的指标。

首次改进后使用情况

通过上述改进措施,在一定程度上稳定了该6M50压缩机的运行。但使用一段时间后,还是经常出现烧瓦的情况。

再次分析其原因:部分发生烧瓦的曲轴颈表面虽经过砂纸等的手工打磨光滑,但其轴颈表面的椭圆度及圆柱度已经变差,导致其与大头瓦内壁的楔形接触情况变差,形成油膜形成能力就相应变差,可能存在局部的接触摩擦,加上连杆大头瓦在运行时表面的接触比压较大,易产生较多的热量,容易使其大头瓦表面的巴氏合金熔化、脱落,短时间内就快速降低大头瓦的承载能力,故反复出现烧瓦的情况。

再次改进措施

鉴于上述再次出现的问题,又采取了相应的改进措施:

1、对于曲轴颈表面磨损的问题:经过对比曲轴颈的各种修复方法,采用了“低温镀铁”工艺,对烧坏、磨损的曲轴颈修复至原有图纸尺寸,轴颈表面经磨床加工,确保其应有的圆柱度及曲轴颈与曲轴主轴线的平行度,尽量恢复到曲轴的原有制造标准。

2、对于连杆大头瓦:尝试用新的材质来制作。鉴于上海产6M50压缩机采用铝镁合金来制作连杆大头瓦,故联系上海压缩机备件供货单位按照沈阳连杆大头瓦的型式加工了一套铝镁合金的大头瓦进行试用。采用铝镁合金的原因:即使再次发生烧瓦,也不会出现因同种金属相摩擦而造成对曲轴颈的损伤。

再次改进后使用情况及改进措施

通过再次改进措施的实施,又较大程度的稳定了该6M50压缩机的运行。但使用一段时间(约一年)后,又出现大头瓦沿油槽方向出现裂纹甚至开裂损坏的情况(见下图)。

 

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分析其原因:该大头瓦是参照原有巴氏合金大头瓦进行仿造制作的,其润滑油油槽开设在大头瓦的瓦背上,通过对该轴瓦运行时按滑动轴承原理进行受力分析后,发现此处为大头瓦中部承受载荷最大的部位,但由于润滑油导油槽的存在,其也就是大头瓦上最薄弱的部位。而原巴氏合金瓦是采用钢背作支撑,而铝镁合金瓦则是用整体铝镁合金作为支撑,由于两种材料的强度相差很多,故而巴氏合金瓦没有出现铝镁合金瓦在导油槽处出现裂纹及开裂的现象。

三次改进措施

按滑动轴承原理进行受力分析后,将铝镁合金瓦的润滑油导油槽从大头瓦的外表面更改至其内表面,使大头瓦的背面与连杆大头孔内壁紧密贴合,降低导油槽处大头瓦的受力,减少裂纹发生的可能性。因滑动轴承的承载能力与轴瓦的接触宽度有关,润滑油导油槽从大头瓦的外表面更改至其内表面后,表面上其承载宽度减少了一个导油槽的宽度,但由于铝镁合金的强度有限,其原先型式的铝镁合金瓦中部也未起到实际的承载作用,故该改进措施理论上切实可行。

 

具体的受力分析见下图:

image003.gif

 

结语

 

    经再次改进后的铝镁合金大头瓦经过使用至今,期间也利用检修机会对其进行检查过,未发现其导油槽再次出现裂纹而损坏的情况,大大稳定了6M50压缩机的正常运行,此次改造非常成功,取得了巨大的经济效益。

 
 
 
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